預應力錨索技術在某高住樓施工應用分析

文｜廣東省第四建筑工程公司 許珂

1.工程概況

某高層建筑商住樓1、2棟工程位于市區繁華路段，總建筑面積約40392m2，總高度為101.5米，地上為29層，地下室2層。結構體系為框支剪力墻結構，基礎采用人工挖孔樁。地下室基坑周邊總長約480米，呈“L”形，面積約10435m2。

2.基坑支護概況

本基坑采用人工挖孔樁排樁加預應力錨索構成支護體系，局部位置采用兩級放坡加鋼管土釘作支護，止水帷幕采用水泥攪拌樁，布置于人工挖孔樁兩側，人工挖孔樁上部采用鋼筋混凝土冠梁。

場地現土面標高約為-0.5m，地下室底板底標高為-8.9m，基坑土方擬開挖至-8.9m。

（1）人工挖孔樁

人工挖孔樁樁徑為Φ1200，間距為1600mm，樁共約為288條，樁身砼強度等級為C25，護壁厚度為200mm，護壁砼強度等級為C20，樁長約為16～20m，樁入巖深度按不同的工況而異，具體為：

工況1：人工挖孔樁長為進入強風化巖2m，且最小嵌固深度6m；

工況2：人工挖孔樁長為進入強全化巖3m，且最小嵌固深度8m，或進入強風化巖2m，且最小嵌固深度8m；

工況3：人工挖孔樁長為進入粉質粘土層4m，且最小嵌固深度8m，或進入強風化巖2m，且最小嵌固深度7m；

工況4：人工挖孔樁長為進入強風化巖2m，且最小嵌固深度6m；

工況5：人工挖孔樁長為進入強風化巖2m，且最小嵌固深度6m。

（2）深層水泥攪拌樁

攪拌樁樁徑為Φ500，橫向搭接150mm，總共約2851根，要求穿過砂層，進入殘積土不小于1m，長約7～14m。采用噴漿工藝，要求四噴四攪，固化劑采用32.5R普硅水泥。水灰比0.5～0.6；攪拌樁水泥摻入量不低于14%。

（3）錨桿

預應力錨索設置于-3.0m位置，由支護樁之間穿過，預應力錨索（YM1、YM2、YM4、YM5）采用4φS15.2(1×7)鋼絞線，用鉆機成孔，成孔直徑為130，傾角25°，水平間距1.6m。漿液采用水灰比為0.45～0.50的32.5R水泥凈漿，漿體強度要求大于20Mpa；

自由段長度為3.5m～6.0m；錨固長度為27～30.5m，具體按不同工況而變化。

（4）冠梁、腰梁、拉梁

冠梁尺寸為1600×600mm、1600X1100mm兩種，冠梁砼強度為C25，梁面標高為-0.5；

腰梁設置于錨桿位置，呈不規則四邊形，其砼強度為C25；

拉梁位于基坑北面，與隔壁基坑冠梁相連接，水平間距為4800mm，梁截面為1000×600mm，梁底平冠梁底，梁面標高為-0.9，砼強度為C25。

（5）土釘護坡

局部二級放坡中第一級放坡高度為4m，寬為6m，第二級放坡高度為4.4m，寬為6.6m，坡度均為1:1.5，兩級放坡中間平臺寬度為2m。

坡面采用鋼花管土釘，鋼花管直徑為Φ48，打入深度分為12m（布置在第一級）、6m(布置在第二級)兩種。鋼花管采用壓密注漿工藝，全長灌注水灰比為0.45～0.5的32.5R水泥凈漿。坡面綁扎φ8@200×200鋼筋網，面噴100厚C20混凝土。

3 預應力錨索施工方法

3.1 預應力錨索（YM1、YM2、YM4、YM5）采用4φS15.2(1×7)鋼 絞線，用鉆機成孔，成孔直徑為130，傾角25°，水平間距1.6m。漿液采用水灰比為0.45～0.50的32.5R水泥凈漿，漿體強度要求大于20Mpa；

3.2 預應力錨索：YM1,L=32.5 m，自由長度5.5 m，錨固段長度27.0 m；YM2，L=36.5 m，自由長度6.0 m，錨固段長度30.5 m；YM4,L=30.0 m，自由長度5.5 m，錨固段長度24.5 m；YM5，L=35.0 m，自由長度3.5 m，錨固長度29.5 m。錨索注漿采用二次注漿，第一次注漿采用底部注漿工藝，注漿壓力0.5Mpa，每二次注漿采用劈裂注漿工藝，在第一次注漿初凝后進行，注漿壓力2Mpa。

4、施工及技術措施

4.1 基本拉撥試驗

錨桿在施工前，選取3～5根錨桿進行鉆孔、注漿、張拉與鎖定，做基本拉撥試驗，以確定土釘的各項參數，通過拉撥試驗，對原設計進行復核，報告設計人員及監理工程師，確定具體施工工藝和參數。

4.2 錨桿施工工藝

錨桿施工工藝包括定位放樣、鉆機就位、成孔、錨桿制作、安放錨桿、注漿、二次注漿、腰梁制作、張拉鎖定等工序。

4.3 預應力錨索及腰梁制作

1）制作前要認真檢查原材料型號、品種、規格及其主要技術性能是否符合設計要求。

2）鋼絞線應除油污、除銹，嚴格按設計尺寸下料，每股長度誤差不大于500mm.

3）鋼絞線按一定規律平直排列，按錨索大樣圖進行排列，沿桿體軸線方向每隔2.0m設置一個隔離架(托架)，托架尺寸應符合設計要求，桿體的保護層要確保大于或等于2cm。捆扎牢固預應力筋(包括注漿管、托架)。

4）自由段鋼絞線要清除其表面污物，并涂刷防腐涂料套上聚乙烯塑料管。錨固段的鋼絞線要清除其表面油脂污物。預應力錨索每隔2m中至中安放好定位支架。塑料管管口要進行密封并用鉛絲綁緊。

5）止漿密封裝置采用止漿袋應設置在自由段與錨固段的分界處，密封袋兩端應牢固綁扎在錨桿上。

6）預應力錨索采用高強低松弛鋼絞線，強度設計值為1320 MPa。

7）預應力錨索制作長度按設計長度令增加1.5 m張拉段。

8）鋼筋混凝土腰梁在-3.0m標高處設置一道，混凝土強度等級C25腰梁成型采用膠合板模板。

9）預應力錨索和腰梁制作要求按設計支護結構大樣圖。

4.4 錨桿成孔

1）按設計要求定位開孔，根據地質條件和使用要求選用XY-100鉆機成孔，鉆孔直徑為φ130，錨桿與水平面夾角為25。

2）鉆孔采用壓水鉆進成孔法。其特點是在成孔過程中的鉆進、出渣、固壁、清孔等工序一次完成，同時可以防止塌孔。

3）鉆機放置好后，要對鉆桿的傾斜角度進行調整，如需要在軟粘土成孔時，應用套管鉆進，否則要在鉆孔孔口處放入1～2m的護壁套管。

4）在沙性層，孔位處于地下水位以下鉆孔時，為防止水、沙向外涌出，造成繼續鉆進困難或其它危害，要在孔口采取止水措施和采用快速鉆進，入巖后再沖洗。

5）鉆孔要求孔壁平直，不得坍塌松動；不得使用膨潤土循環泥漿護壁。

6）錨桿鉆孔樁完成后，經監理檢查簽認后應及時安放錨桿，注漿錨固，以防塌孔。

4.5 預應力錨索安放要點

1）確保桿體的質量符合要求后，才能把桿體放入鉆孔，桿體放入時要保證鉆孔清理干凈。

2）桿體安放時，要保證其平直，注漿管應與錨桿一同放入鉆孔內，確保桿體放入角度與鉆孔角度一致。

3）桿體插入孔內，安放時用力要勻，錨索安放長度要與鉆孔深度相一致。深度要大于或等錨桿長度的95%。

4）預應力錨索安放前自由段鋼絞線要清除其表面污物，并涂刷防腐涂料套上聚乙烯塑料管。錨固段的鋼絞線要清除其表面油脂污物。預應力錨索每隔2m中至中安放好定位支架。

4.6 預應力錨孔壓力注漿

1）預應力錨索采用二次注漿工藝，第一次注漿采用底部注漿工藝，注漿壓力0.5MPa ，第二次注漿采用劈裂注漿工藝，注漿壓力2.0Mpa，注漿水灰比0.45～ 0.50。

2）二次注漿方法：在錨孔內同時裝入兩根注漿管，注漿管采用3/4in涂鋅鐵管制成。兩根注漿管分別用于第一次注漿和第二次注漿。第一次注漿管安裝位置距錨索底端500mm，管底出口處用黑膠布封住，防止沉放時管口進土。第二次注漿用管安裝位置距錨索底端1000mm，管底出口處也用黑膠布封住，防止沉放時管口進土，同時從管端底部500mm處開始向上每隔2000左右做1000mm長的花管段，花管鉆φ8出漿孔眼，每隔300～400交錯環向1200布置，花管段用黑膠布封住孔眼。

3）第一次注漿是采取灌筑純水泥漿，水灰比為0.45～0.50，水泥為普硅32.5R，注漿壓力0.5MPa。第一次常壓注漿作業從孔底開始，直至孔口溢出漿液。第一次常壓注漿完，可把注漿管拔出，重復使用。

4）二次壓力注漿材料采用純水泥漿，第二次注漿，應在一次注漿形成的水泥結合體初凝后進行。二次注漿壓力2.0MPa,注漿完后要穩壓2min.注漿水灰比0.45～0.50，水泥為普硅32.5R。

5）水泥漿在硬化或凝固過程中，產生于縮或收縮縫，保證漿體與周圍土體的緊密結合，應加入一定量的膨脹劑和早強劑，須攪拌均勻與隨拌隨用。一次拌和的水泥漿應在初凝前用完。本工程注漿體強度等級≥20 MPa。

4.7 錨桿張拉與鎖定

1）根據設計圖要求當腰梁澆筑養護7天后，注漿體強度達到75%后,方可進行錨索張拉。

2）腰梁的承壓面應平整,并與錨桿的軸線方向垂直。

3）錨桿張拉前,應對張拉設備進行標定。

4）在張拉錨桿前，要先對錨桿進行張拉1-2次，取值在0.1～2設計軸之間,應緊密接觸各部位,桿體必須平直。

5）錨桿張拉按一定的順序分級進行,張拉最大荷載按設計要求,共分六級 :0.10Nt、0.25Nt、0.50Nt、0.75Nt、1.0Nt、1.2Nt，每次觀測時間為5min,并測量錨桿的位移量，同時作好記錄。

6）當張拉至最大荷載時，保持10 min，錨桿穩定后卸荷至鎖定荷載進行鎖定。

4.8 錨桿驗收試驗

1）在注漿15天后可進行錨桿試驗，試驗過程中如發現伸長值突然增大時應停止張拉，及時通知設計人員解決。

2）采用靜載撥出試驗檢測錨桿的抗撥力，具體數量及位置同設計、甲方、監理、質檢等部門協商后定。驗收試驗錨桿的數量應取錨桿總數的5%，按國標“土層錨桿設計與施工規范”進行試驗，均應作詳細、完整的記錄和試驗結果分析等資料。

3）所有的主要材料及錨板夾片裝置必須經質檢部門檢驗或有出廠合格證明后方準使用。

5.實施效果

本工程針對基坑在支護的特點，結合本工程施工重點、難點將本工程基坑施工劃分為5個階段，確保工程總工期目標，又大大節約了工程成本。